Электромагнитные
механизмы периодических изменений химических свойств атомов
Крушев Александр Анатольевич,
директор
ЧУПТП «Восток плюс»,
Крушев Денис Александрович,
студент
Белорусского государственного университета информатики и радио-электроники,
Крушев Дмитрий Александрович,
студент
Белорусского национального технического университета.
В статье рассматриваются электромагнитные
взаимодействия между протон-электрон
парами в ядрах атомов. В ядрах атомов каждая протон-электрон пара формирует индивидуальный
(эквивалентный) круговой ток и магнитное поле; в каждом периоде изменения
химических свойств атомов, формируются общие линии магнитной индукции полей
круговых токов всех протон-электрон пар
данного периода; в каждом периоде изменения химических свойств атомов все протон-электрон пары каждого отдельного периода
изменений химических свойств атомов формируют однослойные оболочки, без радиального
накладывания протон-электрон пар друг на
друга; при радиальном накладывании протон-электрон пар друг на друга происходит
формирование новых общих внутренних линий магнитной индукции полей круговых
токов протон-электрон пар, действие которых
приводит к формированию нового периода изменения химических свойств атомов; в
соседних периодах направления общих внутренних линий магнитной индукции полей
круговых токов протон-электрон пар
противоположны; несоответствие между направлениями внутренних общих линий
магнитной индукции полей круговых токов протон-электрон пар из верхнего периода и
направлениями круговых токов протон-электрон
пар из нижнего периода сопровождается ограничением энергий электронов из нижних
периодов, что сопровождается невозможностью ими формировать химические связи и
приводит к периодическим изменениям химических свойств атомов; траектории
движения электронов всех протон-электрон
пар каждого периода формируют отдельные для каждого периода оболочки в виде
тора; формирование в атомах дискретных значений магнитных моментов вызвано
фиксированными ассиметричными расположениями круговых токов протон-электрон пар в структурах ядер атомов; протон-электрон пары, расположенные во
внутренних периодах, формируют внутриядерные энергетические уровни электронов.
Введение
К настоящему
времени имеется большое количество систематизированного аналитического материала
по изучению закономерностей в изменении физических и химических свойств
различных атомов. При последовательном увеличении заряда ядер атомов
наблюдаются периодические повторения химических свойств атомов.
Определение в
атомах физических механизмов: взаимодействий между электронами и ядрами атомов;
формирования и изменения магнитных моментов атомов; периодического изменения
химических свойств атомов является актуальной задачей современной физики.
Целью данной
статьи является анализ физических механизмов: формирования и изменения магнитных
моментов атомов; периодического изменения физических свойств атомов.
Анализ
электромагнитных взаимодействий между протон-электрон парами в ядрах атомов
Из реальных
наблюдений известно: при последовательном увеличении зарядов ядер атомов наблюдаются
периодические изменения химических свойств атомов и периодические изменения
магнитных моментов атомов.
В статье [1]
было сделано предположение: в атомах протоны и электроны сохраняют
электрически нейтральные связанные протон-электрон
пары с внутренними свойствами формирования дискретных энергий электронов; в атомах,
имеющих более одной протон-электрон
пары, для каждого электрона формируется индивидуальная радиально вытянутая
эллиптическая оболочка. Наличие в атомах связанных протон-электрон пар и формирование ими
радиально вытянутых индивидуальных оболочек электронов хорошо согласуется с
уравнениями Зоммерфельда, Шредингера и др. и является существенным для анализа
структур атомов, имеющих несколько электронов.
Можно сделать
предположение, что периодические изменения химических свойств атомов и периодические
изменения магнитных моментов атомов взаимосвязаны. Формирование магнитных
моментов атомов должно вызываться движениями заряженных частиц в структурах
атомов. Атом водорода состоит всего из двух частиц – положительно заряженного
протона и отрицательно заряженного электрона. Следовательно, имеющийся в атоме
водорода магнитный момент можно объяснить тем, что в протон-электрон паре водорода траектории
электрона представляют не хаотическое облако случайных траекторий, а строго
ориентированные в пространстве траектории, формирующие индивидуальные
(эквивалентные) круговой ток i1
и магнитное поле кругового тока (рис.1,a).
Формирование связанной протон-электрон
парой кругового тока и магнитного поля является существенным для дальнейшего
анализа структур атомов.
Дискретные
изменения в атомах магнитных моментов в строгом соответствии с изменением в атомах
числа электронов, свидетельствует, что в атомах каждая протон-электрон пара имеет строго ориентированные
в пространстве траектории электрона, формирующие индивидуальный (эквивалентный)
круговой ток и магнитный момент. Магнитный момент создаваемого электроном
кругового тока равен
,
где – магнитный момент электрона; – круговой ток электрона; – площадь контура кругового тока.
При изменении в
атомах количества электронов, дискретные изменения магнитных моментов атомов
соответствуют орбитальных магнитных моментов электронов, рассчитанных
по орбитам Бора. Это можно объяснить тем, что в связанных протон-электрон парах электроны имеют
эллиптические орбиты (рис.
Формирование
каждой протон-электрон парой кругового
тока и магнитного поля должно сопровождаться электромагнитным взаимодействием
между отдельными протон-электрон парами.
Рассмотрим электромагнитные взаимодействия между связанными протон-электрон парами в ядрах атомов.
Общий магнитный
момент атома 2He равен нулю. Это можно объяснить следующим. Атом
гелия 2He состоит из четырех нуклонов – двух нейтронов и двух протон-электрон пар. Протоны с нейтронами связаны
сильными связями в ядрах атомов. Электроны соединены с протонами слабыми
связями и формируют индивидуальные противоположно направленные радиально
вытянутые эллиптические оболочки (см. рис. 1, b). Движения электронов каждой протон-электрон пары формируют индивидуальные
(эквивалентные) круговые токи i1
и i2, и индивидуальные
(эквивалентные) магнитные поля. Магнитные моменты круговых токов i1 и i2 ориентируют движения обоих электронов так, что
образуются общие линии магнитной индукции полей круговых токов обоих
электронов, замкнутые вокруг ядра атома (см. рис. 1, b). В атоме 2He наличие общего магнитного момента
электронов равного нулю, свидетельствует, что электроны в атоме 2He
расположены с противоположных сторон атома и вращаются, относительно ядра
атома, в разных направлениях.
Рис. 1. Условное
формирование линий магнитной индукции полей круговых токов протон-электрон пар в ядрах атомов: a)
водорода; b) гелия; c) лития; d) бериллия; – протоны; – нейтроны; i – круговые токи протон-электрон пар; – линии магнитной индукции полей круговых
токов протон-электрон пар.
Из рис. 1, b, c,
d видно, что линии магнитной индукции полей круговых токов протон-электрон пар, формирующих внешние
периоды атома, разделяются на два существенно разных слоя. Одна часть линий
магнитной индукции поля круговых токов, расположенная с внутренней стороны
атома, является общей для круговых токов всех протон-электрон пар данного периода. А с
наружи атома, каждая протон-электрон
пара имеет индивидуальные (эквивалентные) линии магнитной индукции поля
круговых токов, что и определяет активность электронов и химические свойства
атомов.
При
последовательном увеличении заряда ядер атомов наблюдаются периодические
повторения химических свойств атомов. Каждый период изменения химических
свойств атомов начинается с образования щелочного атома и заканчивается
формированием инертного атома. При этом изменения химических свойств атомов
определяются только электронами из верхних энергетических оболочек и хорошо
согласуются с заполнением электронами энергетических оболочек. Из этого можно
сделать вывод, что при формировании новых периодов, которые начинаются с
формирования щелочных металлов, в атомах происходит экранирование электронов протон-электрон пар из нижних периодов.
Механизмы
экранирования электронов из нижних периодов можно объяснить следующим. Образование
атома 3Li и начало второго периода изменения химических свойств
атомов происходит при размещении на 2s-оболочке
электрона 2s1. У атома 3Li
магнитный момент равен ½. Магнитный момент равный ½
свидетельствует о фиксированном ассиметричном расположении формируемого
электроном 2s1 кругового
тока i3 в структурах
атома. Как видно на рис. 1, c, для
экранирования магнитных полей круговых токов i1 и i2,
круговой ток i3 должен
располагаться в зоне внешних линий магнитной индукции полей круговых токов i1 и i2. Линии магнитной индукции кругового тока i3 взаимодействуют с
внешними линиями магнитной индукции полей круговых токов i1 и i2.
Магнитные моменты ориентируют круговой ток i3
так, что внешние линии магнитной индукции полей круговых токов i1 и i2 и внутренние линии магнитной индукции поля кругового
тока i3 совпадают. При
этом внутренние линии магнитной индукции поля кругового тока i3 охватывают внешние линии
магнитной индукции круговых токов i1
и i2 и направлены в
противоположные стороны, по сравнению с общими внутренними линиями магнитной
индукции полей круговых токов i1
и i2. Это существенное
замечание. В результате несоответствий между направлением внутренних линий магнитной
индукции поля кругового тока i3
и направлениями круговых токов i1
и i2 происходит
ограничение энергии возбуждения электронов в протон-электрон парах нижнего периода. В
результате ограничения энергии электронов в протон-электрон парах внутренних периодов
только внутриядерными энергиями они не могут формировать химические связи. Это
объясняет механизмы экранирования электронов протон-электрон пар из нижних периодов и
механизмы периодических изменений химических свойств атомов.
От 3Li
до 10Ne оптические и химические свойства атомов определяются
электронами из 2s- и 2p- оболочек без изменения периодичности
химических свойств атомов. Это свидетельствует, что круговые токи электронов из
2s- и 2p-оболочек располагаются вдоль общих внутренних линий магнитной индукции
полей круговых токов, без радиального накладывания протон-электрон пар друг на друга (см. рис. 1, d).
У атома 4Be
магнитный момент равен 0. Это можно объяснить тем, что образование атома 4Be
сопровождается формированием электрона 2s2
и кругового тока i4.
Магнитный момент равный нулю, свидетельствует, что круговые токи i3 и i4, расположены с противоположных сторон общих
внутренних линий магнитной индукции полей круговых токов и вращаются в разные
стороны (см. рис. 1, d).
Атом 10Ne
является последним во втором периоде и образуется при полном заполнении
электронами 2s- и 2p-оболочек. При этом образуется устойчивая
система, подобная системе гелия, что определяет свойства инертных газов.
Магнитный момент атома неона и всех инертных газов равен 0. Это свидетельствует,
что в атоме неона, и всех инертных газах, магнитные моменты круговых токов всех
электронов компенсируются.
Формирование
всех остальных периодов изменений химических свойств атомов, сопровождается
аналогичными электромагнитными взаимодействиями между круговыми токами протон-электрон пар, как при формировании
второго периода. Формирование всех периодов изменения химических свойств атомов
соответствует следующим закономерностям: первое, все протон-электрон пары, формирующие отдельный
период изменения химических свойств атомов, располагаются вдоль общих
внутренних линий магнитной индукции полей круговых токов протон-электрон пар данного периода, без
радиального накладывания протон-электрон
пар друг на друга; второе, при радиальном накладывании протон-электрон пар друг на друга происходит
формирование новых общих внутренних линий магнитной индукции полей круговых
токов всех протон-электрон пар нового
периода изменения химических свойств атомов; третье, во всех соседних
периодах, общие внутренние линии магнитной индукции полей круговых токов протон-электрон пар, образующих эти периоды,
направлены в противоположные стороны; четвертое, несоответствие между
направлением внутренних общих линий магнитной индукции полей круговых токов протон-электрон пар из верхнего периода и
направлениями круговых токов протон-электрон пар из нижнего периода
сопровождается невозможностью электронов протон-электрон пар из нижних периодов формировать
химические связи, что сопровождается периодическими изменениями химических
свойств атомов; пятое, в результате расположения всех протон-электрон пар, формирующих каждый отдельный
период вдоль общих внутренних линий магнитной индукции полей круговых токов,
траектории движения электронов всех протон-электрон пар каждого периода формируют отдельные для каждого
периода оболочки, в виде тора; шестое, в результате ограничения
энергий электронов протон-электрон пар
расположенных во внутренних периодах, должны формироваться внутриядерные
энергетические уровни электронов с энергиями электронов значительно ниже, чем в
рентгеновских энергетических уровнях, но значительно выше, чем при
энергетических уровнях электронов соответствующих переходу протонов в нейтроны.
Вывод
В результате
анализа электромагнитных взаимодействий между протон-электрон парами в ядрах атомов можно сделать
следующие выводы: в ядрах атомов каждая протон-электрон пара формирует индивидуальный
(эквивалентный) круговой ток и магнитное поле; в каждом периоде изменения
химических свойств атомов формируются общие внутренние линии магнитной индукции
полей круговых токов для всех протон-электрон пар данного периода; все протон-электрон пары, входящие в отдельный
период изменений химических свойств атомов, формируют однослойные оболочки, без
радиального накладывания протон-электрон
пар друг на друга; при радиальном накладывании протон-электрон пар друг на друга происходит
формирование новых общих внутренних линий магнитной индукции полей круговых
токов протон-электрон пар, действие
которых приводит к формированию нового периода изменения химических свойств
атомов; в соседних периодах направления общих внутренних линий магнитной
индукции полей круговых токов протон-электрон пар противоположны;
несоответствие между направлениями внутренних общих линий магнитной индукции
полей круговых токов протон-электрон пар
из верхнего периода и направлениями круговых токов протон-электрон пар из нижнего периода
сопровождается ограничением энергий электронов из нижних периодов, что сопровождается
невозможностью ими формировать химические связи и приводит к периодическим
изменениям химических свойств атомов; траектории движения электронов всех протон-электрон пар каждого периода формируют
отдельные для каждого периода оболочки в виде тора; формирование в
атомах дискретных значений магнитных моментов вызвано фиксированными ассиметричными
расположениями круговых токов протон-электрон пар в структурах ядер атомов; протон-электрон пары, расположенные во внутренних
периодах, формируют внутриядерные энергетические уровни электронов.
Литература
1.
Крушев А. А., Крушев Д. А., Крушев Дм. А., Формирование структур атомов
связанными протон-электрон парами. //
Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2011. № 2.
Поступила в редакцию
21.02.2011 г.